年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输课件
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高二物理鲁科版选修3-2课件第4章 第3讲 电能的远距离传输
例2
发电机两端电压为220 V，输出功率44 kW，输电导线的总
电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器
升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为 10∶1 的降压变压
器降压供给用户.
(1)画出全过程的线路示意图；
解析 示意图如图所示.
(2)求用户得到的电压和功率；
n2 解析 由图可知，升压变压器副线圈两端的输出电压 U2＝ U1＝ n1 2 200 V.据理想变压器 P 入＝P 出，则升压变压器副线圈的输出电流 I2
2 I 线 输电线上的电压损失ΔU＝I线R线，输电线上的功率损耗ΔP＝ R 线.
(2)计算输电线的电阻时，应注意输电线长度为距离的两倍.
(3)处理远距离输电问题. 首先要画出输电线路示意图，并将已知量和待求量写在电路图的 相应位置； 其次解题时要抓“两头”——电源、用电器.要注意“中间两条 线”——输电线，以变压器为界将整个输电电路划分为三个独立 的回路.以变压器为联系的纽带将“两头”与中间“输电线”联系 起来，利用能量守恒、变压比、变流比等规律进行分析与计算.
巩固·应用·反馈
一、为什么要采用高压输电
1.电功率损失
2R I (1)损失的电功率P＝ ，即在输电线上因发热而损耗的电功
率与电阻成正比，与电流的二次方成正比.
(2)在输送电功率不变的前提下，要减少电功率损失，只能采取 减小 导线中电流的方法.
2.电压损失：在输送电功率不变的前提下，要减少电压损失，只 能采取 减小 输电电流的方法，或减小输电线电阻的方法.
三、高压直流输电 直流输电系统只在输电这个环节是直流，发电和用电环节仍是交
流；输电过程中只用两根导线. 整流器 和 逆变器 可以实现交
高中物理第4章远距离输电第3节电能的远距离传输课件鲁科版选修3_2
[特别提醒] (1)输电电压是指加在输电线起始端的电压，电压损失是指 输电线上的电压降。 (2)输送功率是指加在输电线起始端的功率，功率损失是输 电线上消耗的功率。 (3)减小输电线上的功率损失和电压损失的有效途径是：提 高输电电压，以减小输电电流。
1．(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P，输送电压为U，所 用导线电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电 功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′、P和P用的关系式 正确的是 U2S A．P′＝ ρL U2 S C．P用＝P－ ρL P2ρL B．P′＝ U2S
答案：BD
2．在远距离输电时，如果升压变压器输出电压是2 000 V，输 出功率是10 kW，输电线电阻是20 Ω，求： (1)输电线上损失的功率和损失的电压； (2)用户能得到的功率和电压。 P出 10×103 解析：(1)由P出＝I线U出，得I线＝ ＝ 2 000 A＝5 A。 U出
则输电线上损失的功率P损＝I线2r＝52×20 W＝500 W。 损失的电压U损＝I线r＝5×20 V＝100 V。 (2)降压变压器得到的电压和功率分别为： U用＝U出－U损＝(2 000－100) V＝1 900 V， P用＝P出－P损＝(10×103－500) W＝9 500 W。 答案：(1)P损＝500 W (2)P用＝9 500 W U损＝100 V U用＝1 900 V
(2)在电能的输送过程中，U为输电电压，r为输电线电阻，则输 U 电线中电流为I＝ r ，对不对？为什么？ 提示：不对。U为输电电压，而不是加在输电导线上的电压，即
U≠Ir，而输电电流可通过P＝UI求得。
(3)“提高输电电压，减小输电电流”是否与欧姆定律相矛盾？
U 提示：不矛盾。欧姆定律I＝ R 是对纯电阻元件成立的定律，而 “提高输电电压，减小输电电流”是从输电角度，由P＝UI，且 在P一定的条件下得出的结论，两者没有必然联系。
(鲁科版)物理选修3-2课件：第4章-第3节-电能的远距离传输
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
LK ·物理
教 学 教 法 分 析
选修3-2
课 堂 互 动 探 究
●新课导入建议 介绍引入新课
教 学 方 案 设 计
人们常把各种形式的能 (如水流能、燃料化学能、核能 ) 先转化为电能再进行传输，这是因为电能可以通过电网来传 输，那么电能在由电厂传输给用户过程中要考虑什么问题？ 这节课我们就来学习远距离输电的知识，请同学们认真仔细
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
热情．
课 时 作 业
菜
单
LK ·物理
教 学 教 法 分 析
选修3-2
课 堂 互 动 探 究
●课标解读 1．引导学生积极主动探究，发现问题，解决问题，在学 习知识的同时获得一定的成就感．
教 学 方 案 设 计
2．对远距离输电的典型电路有一个全面的理解认识，能 用电路的知识，变压器的知识解决相关问题．
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
LK ·物理
教 学 教 法 分 析
选修3-2
课 堂 互 动 探 究
●教学地位 本节要求学生会运用所学过的电磁学方面的知识解决一
教 学 方 案 设 计
个实际问题 ——电能的输送．本节内容是本章的综合体现， 并且在高考中经常考查，因此是一节重要的内容，要使学生 充分理解降低输电损耗的两个途径 ， 能用能量守恒的观点解 决电能的输送问题 .
选修3-2
课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
演示结束
鲁科版高二物理选修3-2全册课件【完整版】
第1章 电磁感应
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导入 改变世界的线圈
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第1节 磁生电的探索
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导入 奇异的电火花
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第1节 感应电流的方向
第2节 感应电动势与电磁感应 定律
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第3节 电磁感应定律的应用
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第2章 楞次定律和自感现象
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导入 两种电源
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第1节 交变电流的特点
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第2节 自感
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第3节 自感现象的应用
鲁科版高二物理选修3-2全册课件 【完整版】源自 专题探究 电磁感应的实验与调 研
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第3章 交变电流
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鲁科版高二物理选修3-2全册课件 【完整版】目录
0002页 0073页 0119页 0231页 0324页 0402页 0482页 0564页 0649页 0714页 0794页 0830页 0902页 1010页
第1章 电磁感应 第1节 磁生电的探索 第3节 电磁感应定律的应用 导入 奇异的电火花 第2节 自感 专题探究 电磁感应的实验与调研 导入 两种电源 第2节 交变电流是怎样产生的 第4章 远距离输电 第1节 三相交变电流 第3节 电能的远距离传输 第5章 传感器及其应用 第1节 揭开传感器的面纱 第3节 大显身手的传感器
新课标鲁科版3-2 选修三4.3《电能的远距离传输》 PPT课件1
导线上的功率损失；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比；
（4）用户得到的功率。
（1）2500V （2）60kW
（3）10:1
（4）440kW
例2、某交流发电机输出功率为5×105 W， 输出电压为U=1.0×103 V，假如输电线 的总电阻R=10Ω，在输电线上损失的电 功率等于输电功率的5%，用户使用电压 U=380 V.
( 1 )画出输电线路的示意图（标明各部 分的符号）
（2）所用升压和降压变压器的原、副线 圈的匝数比是多少？（使用的变压器是 理想变压器） 1：10 25：1
110 kV、220 kV、330 kV，输电 干线采用500 kV的超高压，西北电网 正在建设750kV的线路。
是不是输电电压越高越好？
电压越高，对输电线路和变压器的要求 越高，建设费用越高。实际输送电能时， 要综合考虑，如输送功率的大小、距离的 远近、技术和经济要求等，要依照不同情 况选择合适的输电电压。
5.5 电能的输送
输送电能的基本要求是：
可靠、保质、经济
可靠：是指保证供电线路可靠地工作， 少有故障和停电。
保质：就是保证电能的质量，即电压和 频率稳定。
经济：是指输电线路建造和运行的费用 低，电能损耗小
一、输电线上的功率损失
1、为什么输电线上有电能损失？
由于输电线长，电阻大，当电流通过 输电线时，产生热量Q，损失一部分电能， 同时输电线上有电压降，故又损失一部 分电压.
（1）25A 250V 150V （2）6250W 3750W
（3） 62.50W
提高输电电压，是减少 电能损失的行之有效的办 法
二、远距离输电原理图
I1
I2
I3
I4
P1
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比；
（4）用户得到的功率。
（1）2500V （2）60kW
（3）10:1
（4）440kW
例2、某交流发电机输出功率为5×105 W， 输出电压为U=1.0×103 V，假如输电线 的总电阻R=10Ω，在输电线上损失的电 功率等于输电功率的5%，用户使用电压 U=380 V.
( 1 )画出输电线路的示意图（标明各部 分的符号）
（2）所用升压和降压变压器的原、副线 圈的匝数比是多少？（使用的变压器是 理想变压器） 1：10 25：1
110 kV、220 kV、330 kV，输电 干线采用500 kV的超高压，西北电网 正在建设750kV的线路。
是不是输电电压越高越好？
电压越高，对输电线路和变压器的要求 越高，建设费用越高。实际输送电能时， 要综合考虑，如输送功率的大小、距离的 远近、技术和经济要求等，要依照不同情 况选择合适的输电电压。
5.5 电能的输送
输送电能的基本要求是：
可靠、保质、经济
可靠：是指保证供电线路可靠地工作， 少有故障和停电。
保质：就是保证电能的质量，即电压和 频率稳定。
经济：是指输电线路建造和运行的费用 低，电能损耗小
一、输电线上的功率损失
1、为什么输电线上有电能损失？
由于输电线长，电阻大，当电流通过 输电线时，产生热量Q，损失一部分电能， 同时输电线上有电压降，故又损失一部 分电压.
（1）25A 250V 150V （2）6250W 3750W
（3） 62.50W
提高输电电压，是减少 电能损失的行之有效的办 法
二、远距离输电原理图
I1
I2
I3
I4
P1
鲁科版高中物理选修3-2第四章第三节电能的远距离传输
2）注意记住滑动变阻器的有效阻值大概为 多少时小灯泡就不亮了，并和后面的实验二进行 对比
结论： 输电线的电阻使得远距离输电产生明显损耗
探究二：减少远距离输电损耗的方法 1、远距离输电电路的两种损耗：
I
R
发
△U △P
电 厂
~P U
用 户
⑴电压损耗：△U= IR
⑵功率损耗：△P = I 2 R = ( P ) 2 . r l
U
S
2、减小输电线损耗的方法：
功率损耗：△P = I 2 R = ( P ) 2 . r l
U
S
⑴减小输电线上的电阻：
⑵减小输电电流： 效果更明显，需要高压输电
探究三：远距离高压输电电路图：
用
发
户
电
站
远距离高压输电电路图：
I1 I2
~U1
U2
P1
P2
R
∆U ∆P
I3 I4
用
户
U3
U4
P3
P4
n1 n2
学 生 电 源
n1 n2
小 灯 泡
n3 n4
变压器实物图：
连接电路：
学 生 电 源
n1 n2
R
小 灯 泡
n3 n4
观察：
1）改变滑动电阻器的有效阻值（相当于加 大输电线长度，增加输电线的电阻），观察小灯 泡的亮度变化。
2）注意滑动变阻器的有效阻值大概为多少 时小灯泡就不亮了，并和实验一进行对比。
1.远距离输电电路的两种损耗：
⑴功率损耗：△P =I22R =P2-P3 ⑵电压损耗：△U= I2R
2.功率关系： P输送=P1=P2=U2I2 3.输电电流： I输送=I2
n3 n4
结论： 输电线的电阻使得远距离输电产生明显损耗
探究二：减少远距离输电损耗的方法 1、远距离输电电路的两种损耗：
I
R
发
△U △P
电 厂
~P U
用 户
⑴电压损耗：△U= IR
⑵功率损耗：△P = I 2 R = ( P ) 2 . r l
U
S
2、减小输电线损耗的方法：
功率损耗：△P = I 2 R = ( P ) 2 . r l
U
S
⑴减小输电线上的电阻：
⑵减小输电电流： 效果更明显，需要高压输电
探究三：远距离高压输电电路图：
用
发
户
电
站
远距离高压输电电路图：
I1 I2
~U1
U2
P1
P2
R
∆U ∆P
I3 I4
用
户
U3
U4
P3
P4
n1 n2
学 生 电 源
n1 n2
小 灯 泡
n3 n4
变压器实物图：
连接电路：
学 生 电 源
n1 n2
R
小 灯 泡
n3 n4
观察：
1）改变滑动电阻器的有效阻值（相当于加 大输电线长度，增加输电线的电阻），观察小灯 泡的亮度变化。
2）注意滑动变阻器的有效阻值大概为多少 时小灯泡就不亮了，并和实验一进行对比。
1.远距离输电电路的两种损耗：
⑴功率损耗：△P =I22R =P2-P3 ⑵电压损耗：△U= I2R
2.功率关系： P输送=P1=P2=U2I2 3.输电电流： I输送=I2
n3 n4
鲁科版高中物理选修(3-2)第4章《远距离输电》ppt课件
(2)负载制约 ①变压器副线圈中的电流 I2 由用户负载电阻 R2 确 U2 定，I2＝ ； R2 ②变压器副线圈中的功率 P2 由用户负载决定，P2 ＝P 负 1＋P 负 2＋…，原线圈中的功率 P1 由 P2 决定． (3)电压制约：U2 由 U1 和匝数比决定．
例3 如图4－3所示，一理想变压器原线圈接入一
【精讲精析】
Δ Φ2 n2 Δt n2ΔΦ2 1 2 U2 E2 线圈 2 为原线圈， ＝ ＝ ＝ ＝ × ＝ U1 E1 ΔΦ1 n1ΔΦ1 2 1 n1 Δt 1，所以 B 正确．
【答案】
B
2．电压和功率思路 U1 (1)电压思路： 变压器原、 副线圈的电压之比为 ＝ U2 n1 U1 U2 U3 ；当变压器有多个副线圈时， ＝ ＝ ＝… n2 n 1 n2 n3 (2)功率思路：理想变压器的输入、输出功率关系 为 P 入＝P 出，即 P1＝P2；当变压器有多个副线圈 时，P1＝P2＋P3＋… P (3)电流思路：由 I＝U知，当变压器有多个副线圈 时，n1I1＝n2I2＋n3I3＋…，对只有一个副线圈的变 I1 n2 压器才有 ＝ . I2 n1
例1
图 4－ 1
A．当线圈1输入电压为220 V，线圈2输出电压 为110 V B．当线圈1输入电压为220 V，线圈2输出电压 为55 V C．当线圈2输入电压为110 V，线圈1输出电压 为220 V D．当线圈2输入电压为110 V，线圈1输出电压 为55 V
在不接负载、不考虑原、副线圈内 U1 电阻的情况下，变压器原、副线圈电压之比 等于 U2 E1 原、副线圈中产生的感应电动势之比 .当给线圈 1 E2 ΔΦ1 n1 Δt U1 E1 输入电压 U1 时， 线圈 1 为原线圈， ＝ ＝ ＝ U2 E2 ΔΦ2 n2 Δt n1ΔΦ1 2 2 4 ＝ × ＝ ；当从线圈 2 输入电压 U2 时， n2ΔΦ2 1 1 1
2013年鲁科版物理选修3-2全册精品课件 第4章第3节
栏目 导引
第4章
远距离输电
P2 P3 U2－U3 (3)输电电流：I 线 ＝ ＝ ＝ . U2 U3 R线 (4)输电导线上损耗的电功率 P 线 ＝I 线 P2 2 U 线＝I线R 线 ＝( ) R 线． U2
2
栏目 导引
第4章
远距离输电
特别提醒：(1)用户消耗的功率决定输送功率, 即用户和线路总共消耗多少功率，发电站就
栏目 导引
第4章
远距离输电
(2)减小输电电流 I P 因为 I＝ ，所以在输送电功率 P 不变的前提 U 下，提高输电电压 U 是有效措施．
栏目 导引
第4章
远距离输电
3.输电线路上的电功率损失 一般输电导线都有电阻，因此当电能通过输 电导线送向远方时，电流流过输电导线，因
输电导线有电阻而发热，从而损失电功率．
栏目 导引
第4章
远距离输电
例1 远距离输送一定功率的交流电，若输
电线电阻一定，下列说法正确的是( )
A．输电线上的电压损失跟输电电压成正比
B．输电线上的功率损失跟输电电压成正比
C．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成
正比 D．输电线上的功率损失跟输电线上的电压损 失的平方成正比
栏目 导引
第4章
远距离输电
栏目 导引
第4章
远距离输电
新知初探自学导引
一、为什么要采用高压输电
1.电功率损失和电压损失
电功率损失 电压损失 ΔP＝______ ΔU＝_____ IR 表达式 I2 R (1)减小导线电阻，可采 (1)增大导线的 横截面积 用________小的材料或 _________来减 电阻率 减小方 电阻 横截面积 __________更大的导线 小输电线_____ 法 (2)减小导线中 (2)减小导线中电流 电流
鲁科版物理选修3-2课件：第4章 第3节 电能的远距离传输
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【解析】 (1)输电线上的电流为： I＝UP＝203×80103 A≈52.63 A 输电线路损耗的功率为： P损＝I2r＝52.632×6 W≈16 620 W＝16.62 kW 用户得到的电压为： U1＝U－Ir＝(380－52.63×6)V＝64.22 V.
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(3)减小输电线上的功率损失的方法 根据公式P损＝I2R可知，减小输电线路上功率损失的方法有两种： ①减小电阻
据R＝ρ
L S
判断：减小输电线的长度L，由于输电距离一定，所以在实际中不可
能通过减小L来减小R；减小电阻率ρ，目前，一般用电阻率较小的铜或铝作为输
电线材料；增大导线的横截面积S，这要多耗费金属材料，增大成本，同时给输
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2．输电线上的电压损失 (1)在输电线上存在电压损失的原因 输电导线有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生电势降落，致使输电 线路末端的电压比起始端电压要低，这就是输电线上的电压损失． (2)计算输电线上的电压损失的方法 如图4－3－2所示，U为发电厂的输出电压，P为发电厂的输出功率，U′为 用电设备两端的电压，P′为用电设备的输入功率，则输电线上损失的电压为ΔU ＝U－U′，且ΔU＝IR.
好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高，D对．
【答案】 ABD
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2．某Байду номын сангаас型实验水电站输出功率是20 kW，输电线路总电阻是6 Ω. (1)若采用380 V电压输电，求输电线路损耗的功率和用户得到的电压； (2)若改用5 000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用 户得到的电压．
高中物理第4章远距离输电第3节电能的远距离传输课件鲁科版选修3-2
知 识 点 一
学
业
第 3 节 电能的远距离传输
分
层
测
评
知 识 点 二
为什么采用高压输电
[先填空] 1．电功率损失 由于电流的 热效应会引起电功率的损失，且满足 P 损＝I2R 线，可以通过减小 输电线的电阻或减小输送电流来减小电功率的损失．
3．高压输电 减小 电阻要增粗导线，增粗导线又带来两个不利，其一，耗费更多的金属 材料；其二，会使电抗更大，造成更大的电压损失．只有采用小电流输电才会 避免上述问题，在保证输送功率不变的情况下，减小电流必须靠升高电压来实 现．
处理远距离输电问题的方法 处理远距离输电问题的方法，关键是抓住一图三线，一图即输电的线路图， 三线即三个关系：功率关系、电压关系和电流关系，抓住一图三线，按照从前 到后或从后向前的顺序分析，ΔP＝I2R，I 为输电线上的电流，R 为线路电阻． 2．ΔP＝UR2线，U 线为输电线路上损失的电压，R 为线路电阻． 3．ΔP＝U 线·I，U 线为输电线上损失的电压，I 为线路上的电流．
高压交流输电和高压直流输 电
[先填空] 1．高压交流输电 (1)基本环节 升压变压器
降压变压器
发电厂（站） ―→ 高压输电线路 ―→ 用户
2．高压直流输电 (1)主要构造 整流站、直流线路和逆变站三部分． (2)原理图：(如图 4-3-5 所示)
图 4-3-5
(3)高压直流输电的优点 高压直流输电的过程是在高压交流输电的基础上完善而成的，它的主要优 点有： ①节省材料，架设方便． ②不存在容抗和感抗引起的损耗． ③易于建设输电网，不需要考虑各发电机的同步问题．
学
业
第 3 节 电能的远距离传输
分
层
测
评
知 识 点 二
为什么采用高压输电
[先填空] 1．电功率损失 由于电流的 热效应会引起电功率的损失，且满足 P 损＝I2R 线，可以通过减小 输电线的电阻或减小输送电流来减小电功率的损失．
3．高压输电 减小 电阻要增粗导线，增粗导线又带来两个不利，其一，耗费更多的金属 材料；其二，会使电抗更大，造成更大的电压损失．只有采用小电流输电才会 避免上述问题，在保证输送功率不变的情况下，减小电流必须靠升高电压来实 现．
处理远距离输电问题的方法 处理远距离输电问题的方法，关键是抓住一图三线，一图即输电的线路图， 三线即三个关系：功率关系、电压关系和电流关系，抓住一图三线，按照从前 到后或从后向前的顺序分析，ΔP＝I2R，I 为输电线上的电流，R 为线路电阻． 2．ΔP＝UR2线，U 线为输电线路上损失的电压，R 为线路电阻． 3．ΔP＝U 线·I，U 线为输电线上损失的电压，I 为线路上的电流．
高压交流输电和高压直流输 电
[先填空] 1．高压交流输电 (1)基本环节 升压变压器
降压变压器
发电厂（站） ―→ 高压输电线路 ―→ 用户
2．高压直流输电 (1)主要构造 整流站、直流线路和逆变站三部分． (2)原理图：(如图 4-3-5 所示)
图 4-3-5
(3)高压直流输电的优点 高压直流输电的过程是在高压交流输电的基础上完善而成的，它的主要优 点有： ①节省材料，架设方便． ②不存在容抗和感抗引起的损耗． ③易于建设输电网，不需要考虑各发电机的同步问题．
新版鲁科版高中物理选修3-2精品课件：第4章 远距离输电(3课时199张PPT)
感应电动势可用函数分别表示为eA=Emsinωt,
eB=Emsin(ωt-
2 3
),eC=Emsin(ωt-
4 3
)。
(3)e -t图象:三相交变电流的e -t图象如图所示。
3.三相电流的异同:
(1)相同量。
①同为正弦式交变电流,最大值与有效值都满足关 系:E= Em 。
2
②具有相同的周期(频率)、峰值(最大值)和有效值。
3
【补偿训练】 在匀速转动的三相交流发电机中,关于三个线圈中产生 的电动势,下列说法错误的是 ( ) A.按相同规律变化,同时达到最大值和最小值 B.具有相同的有效值 C.具有相同的周期和频率 D.具有相同的最大值
火线的电势高。
()
(4)三相交流发电机的三个线圈的每一个线圈都可以单
独向外供电。
()
(5)三相交流发电机的三个线圈产生的电动势不同时达
到最大值。
()
提示:(1)√。照明电路中火线与零线间的电压为 220 V。 (2)×。照明电路中电流大小和方向都是周期性变化的, 时而由火线流入、零线流出,时而由火线流出、零线流 入。开关接在火线上,断开开关使用电器脱离火线,避免 检修时接触火线触电。
C.在转动过程中,某时刻每个绕组产生的感应电动势的 瞬时值相同 D.在转动过程中,每个绕组独立产生的感应电动势的瞬 时值、最大值、周期都不相同
【解析】选B。三个绕组匝数相同,绕向相同,互成
120°,所以每个绕组产生的电动势最大值相同,周期
频率相同,但瞬时值不同,到达最大值的时间依次落 后 T ,B对,A、C、D错。
新版鲁科版高中物理选修3-2精品课件
第4章 远距离输电
第1节 三相交变电流
一、三相交流发电机
鲁科版高中物理选修3-2教学课件：第4章 4.3
2
【答案】ABD
4.某水电站用总电阻为 5 Ω的输电线给 940 km 外的用户送电, 其输出电功率是 3×106 kW。现用 500 kV 的电压输电,则下列说法正 确的是( )。 A.输电线上输送的电流大小为 1×105 A B.输电线上损失电压为 30 kV C.该输电系统的输电效率为 95% 8 D.若改用 10 kV 的电压输电,则输电线上损失的功率为 4.5×10 kW
2.高压交流输电 (1)在发电厂(站)内,要用升压变压器升压,然后向远处送电,到 达目的地后,根据不同的需要,再用降压变压器降压,经过 2~3 次降 压,然后输送给用户。高压输电的基本环节,包括发电厂(站)、⑧升 压变压器、远距离输电线路、⑨降压变压器、用户。 (2)高压交流输电存在的困难:感抗和容抗造成的⑩功率损失较 大、 电容器对交流电路的旁路作用,并且要求并联输电线路中的交变 电流 相位相同,交变电流的 频率相同。
【答案】B
主题 1:减小输电导线上的电阻 阅读教材中的“电功率损失”内容可知,降低输电损失有两个途 径,其中减小输电线的电阻是减少输电导线上的电功率损失的一个 方面,你认为有哪些减小输电线的电阻的办法,并分析其可行性。
解答:根据电阻定律
������ R=ρ 可知,减小输电线的电阻的办法如下: ������
课时 4.3 电能的远距离传输
1.了解从变电站到用户的输电过程,知道远距离输电时应用高 电压的道理。 2.理解降低输电损耗的两个途径及其各自的优缺点。 3.掌握远距离输电的典型电路,并能利用电路知识,变压器规律 等解决有关问题。 4.通过输电过程的分析,培养发现问题、解决问题的能力。
重点难点:理解高压输电的原理,掌握计算功率损失和电压损失 的方法。 教学建议:通过自学讨论法、阅读法、讲解法讨论减少输电过程 中电能损失、 电压损失的方案,让学生了解远距离输电时采用高压输 电的优点,知道输电线上损失的电能、电压与输送电压的关系。要结 合现代科技问题了解交流配电网的构成及意义。还可组织学生参观 当地的输配电线路或查阅资料,了解“发电站一变电站一住宅”的输 配电过程。
【答案】ABD
4.某水电站用总电阻为 5 Ω的输电线给 940 km 外的用户送电, 其输出电功率是 3×106 kW。现用 500 kV 的电压输电,则下列说法正 确的是( )。 A.输电线上输送的电流大小为 1×105 A B.输电线上损失电压为 30 kV C.该输电系统的输电效率为 95% 8 D.若改用 10 kV 的电压输电,则输电线上损失的功率为 4.5×10 kW
2.高压交流输电 (1)在发电厂(站)内,要用升压变压器升压,然后向远处送电,到 达目的地后,根据不同的需要,再用降压变压器降压,经过 2~3 次降 压,然后输送给用户。高压输电的基本环节,包括发电厂(站)、⑧升 压变压器、远距离输电线路、⑨降压变压器、用户。 (2)高压交流输电存在的困难:感抗和容抗造成的⑩功率损失较 大、 电容器对交流电路的旁路作用,并且要求并联输电线路中的交变 电流 相位相同,交变电流的 频率相同。
【答案】B
主题 1:减小输电导线上的电阻 阅读教材中的“电功率损失”内容可知,降低输电损失有两个途 径,其中减小输电线的电阻是减少输电导线上的电功率损失的一个 方面,你认为有哪些减小输电线的电阻的办法,并分析其可行性。
解答:根据电阻定律
������ R=ρ 可知,减小输电线的电阻的办法如下: ������
课时 4.3 电能的远距离传输
1.了解从变电站到用户的输电过程,知道远距离输电时应用高 电压的道理。 2.理解降低输电损耗的两个途径及其各自的优缺点。 3.掌握远距离输电的典型电路,并能利用电路知识,变压器规律 等解决有关问题。 4.通过输电过程的分析,培养发现问题、解决问题的能力。
重点难点:理解高压输电的原理,掌握计算功率损失和电压损失 的方法。 教学建议:通过自学讨论法、阅读法、讲解法讨论减少输电过程 中电能损失、 电压损失的方案,让学生了解远距离输电时采用高压输 电的优点,知道输电线上损失的电能、电压与输送电压的关系。要结 合现代科技问题了解交流配电网的构成及意义。还可组织学生参观 当地的输配电线路或查阅资料,了解“发电站一变电站一住宅”的输 配电过程。
4.3 电能的远距离传输 课件-2020-2021学年高二下学期物理鲁科版选修3-2
∆U=I2 R线
n3 n4
P用=U3I3=U4I4
P输送=∆P+P用=I22R+P用
U2=I2R+U3
❖ 我国常用的远距离输电采用的电压有 ❖ 110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采
用500 kV的超高压，西北电网正在建设 750kV的线路。
是不是输电电压越高越好？
❖电压越高，对输电线路和变压器的要求越高， 建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑， 如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要 求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。
用 户
U3=2196V
P路=8W
U4=219.6V P4=4392W
例3、某交流发电机输出功率为5×105 W， 输出电压为U=1.0×103 V，假如输电线 的总电阻R=10Ω，在输电线上损失的电 功率等于输电功率的5%，用户使用电压 U=380 V.
( 1 )画出输电线路的示意图（标明各部 分的符号）
②减小电阻率：目前一般用电阻率较小的铜或
铝作导线材料．
③增大导线的横截面积S，这要多耗资金属材料 ，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困 难．
（2）减小输电电流 I
①减小输送功率P：由于电站的装机容量一定， 因此电站向外输送的电功率是一定的，即在实际中 不能以用户少用或不用电来减少输电线上的功率损 失．
（2）所用升压和降压变压器的原、副线 圈的匝数比是多少？（使用的变压器是 理想变压器） 1：10 25：1
三、高压直流输电
小结
②提高输电电压U：在输送功率P一定，输电线 电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍， 输电线上的功率损失降为原来的1/n2倍．
采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有 效、最经济的措施．
n3 n4
P用=U3I3=U4I4
P输送=∆P+P用=I22R+P用
U2=I2R+U3
❖ 我国常用的远距离输电采用的电压有 ❖ 110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采
用500 kV的超高压，西北电网正在建设 750kV的线路。
是不是输电电压越高越好？
❖电压越高，对输电线路和变压器的要求越高， 建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑， 如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要 求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。
用 户
U3=2196V
P路=8W
U4=219.6V P4=4392W
例3、某交流发电机输出功率为5×105 W， 输出电压为U=1.0×103 V，假如输电线 的总电阻R=10Ω，在输电线上损失的电 功率等于输电功率的5%，用户使用电压 U=380 V.
( 1 )画出输电线路的示意图（标明各部 分的符号）
②减小电阻率：目前一般用电阻率较小的铜或
铝作导线材料．
③增大导线的横截面积S，这要多耗资金属材料 ，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困 难．
（2）减小输电电流 I
①减小输送功率P：由于电站的装机容量一定， 因此电站向外输送的电功率是一定的，即在实际中 不能以用户少用或不用电来减少输电线上的功率损 失．
（2）所用升压和降压变压器的原、副线 圈的匝数比是多少？（使用的变压器是 理想变压器） 1：10 25：1
三、高压直流输电
小结
②提高输电电压U：在输送功率P一定，输电线 电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍， 输电线上的功率损失降为原来的1/n2倍．
采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有 效、最经济的措施．
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年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
3．电网送电的优点 (1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益． (2)减少 断电 的风险，调剂不同地区 电力供需 的平衡， 保障供电的质量． (3)合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高． 三、高压直流输电 直流输电系统只在输电这个环节是直流，发电和用电环节仍 是交流；输电过程中只用两根导线． 整流器 和 逆变器 可以 实现交流电和直流电的转换．
一、为什么要采用高压输电 1．输送电能的基本要求 (1)可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障． (2)保质：保证电能的质量—— 电压 和 频率 稳定． (3)经济：输电线路建造和运行的费用低、电能损耗少． 2．输电线上的电能损失 (1)原因：导线有电阻，电流通过时，因发热而损失电能．输 电线上的功率损失ΔP＝I2r. (2)降低输电损耗的两个途径 ①减小输电线的 电阻 ． ②减小输电导线中的电流．
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
一、远距离输电损耗的产生及减损方法
1．输电导线上的功率损失
(1)损失功率计算：设输电电流为I，输电线电阻为 R，则输电线上的功率损失为ΔP＝I2R
(2)减小输电线上功率损失的方法．
①减小输电线的电阻R：由R＝ρL S，得要减源自R，可以减小ρ、L，增大S.
第3节 电能的远距离传输
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
1．了解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有 关．
2．应用理想变压器，电路知识对简单的远距离输 电线路进行定量计算．
3．了解交变电流从变电站到用户的输电过程及电 网设计．
4．了解高压直流输电的原理．
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
二、高压交流输电 1．远距离输电的基本思路．如图4－3－1所示． 在发电站内用 升压 变压器升高电压．然后进行远距离输 电，在用电区域通过降压变压器降压．
图4－3－1 2．电网 通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起 来，形成全国性或地区性的输电网络．
图4－3－4
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
教材资料分析 迷你实验室
模拟远距离输电
请准备低压交流电源，可拆变压器2台(B1升压，B2
降压)，演示用交流电流表2只，电阻(10 Ω，1 A)4只， 小灯泡(6～8 A,0.15 A)2只，灯座2套，导线若干等．
按图4－24所示连接好电路．接通电源，可观察到 低压输电线末端的灯泡L1发光很弱，而高压输电线末端 的灯泡L2发光正常．说明用________输电时，在线路上 的________和________损失都较小．
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
点拨 低压输电时L1发光很弱，说明线路上的电压 损失较大，小灯泡L1两端的电压较小，且小灯泡L1得到 的功率较小，即线路上损失的功率较大．L2发光正常， 说明用高压输电时，在线路上的电压和功率损失都较 小．
电路损若失读电出压两Δ电U流1＝表2的I1R示. 数分别为I1和I2，则低压输电 L1两端电压U1＝U0－ΔU1＝U0－I1·2R， 高压输电升压后电压为U1′，由理想变压器：
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
【典例1】 在远距离输电时，输送的电功率为P， 输电电压为U，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S， 总长度为l，输电线损失的功率为ΔP，用户得到的功率 为P′，则下列关系式正确的是( )．
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②减小输电电流I
在输送电功率不变的前提下，提高输电电压是有 效的措施．
高压输电既能减小功率损失，又能减小电压损失， 但在实际输送电能时，还需综合考虑各种因素，依照 不同的情况，选择合适的输电电压．
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3．远距离输电的基本关系
(1)功率关系 P1＝P2，P3＝P4，P2＝ΔP＋P3.→能量守恒 (2)电压、电流关系 UU12＝nn12＝II21，UU34＝nn34＝II43.→理想变压器
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三、高压直流输电 1．高压直流输电 (1)高压直流输电系统主要由整流站、直流线路和 逆变站三部分组成． (2)高压直流输电系统原理图(如图4－3－4所示)．
2．电网供电 (1)电网 通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大 用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络，这 就是电网． (2)优点 ①经济——便于使用大容量发电机组，降低运输成 本； ②保质——减少断电风险，调剂供需平衡； ③可靠——根据不同“电源”的特点，合理调度电 力．
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二、远距离输电的流程及基本关系 1．输电线路的构成 由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器， 用电器构成．如图4－3－3所示，由于发电机本身的输 出电压不可能很高，所以采用高压输电时，在发电站 内需用升压变压器升压后再由输电线输出，到用电区 再用降压变压器降到用户所需的电压．
图4－3－3
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
示．
图4－3－2
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
(2)造成电压损失的因素 ①输电线电阻造成电压损失． ②输电线的感抗和容抗造成电压损失． 注 高中阶段在计算时只考虑输电线电阻所造成 的电压损失． 减小输电线路上电压损失的方法
①减小输电线电阻R
用增大输电导线的横截面积来减小电阻对低压照 明电路有效，对高压输电线路效果不佳．
②减小输电电流I：由P＝UI得，在输送功率一定的情况下，
提高输电电压，即可减小输电电流，从而减小输电线上功率损
失．
总之，采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效最经济
的措施．
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
2．输电线上的电压损失
(1)电压损失ΔU 输电线路始端电压U跟末端电压U′的差值，称为输 电线路上的电压损失，ΔU＝U－U′，如图4－3－2所
3．电网送电的优点 (1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益． (2)减少 断电 的风险，调剂不同地区 电力供需 的平衡， 保障供电的质量． (3)合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高． 三、高压直流输电 直流输电系统只在输电这个环节是直流，发电和用电环节仍 是交流；输电过程中只用两根导线． 整流器 和 逆变器 可以 实现交流电和直流电的转换．
一、为什么要采用高压输电 1．输送电能的基本要求 (1)可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障． (2)保质：保证电能的质量—— 电压 和 频率 稳定． (3)经济：输电线路建造和运行的费用低、电能损耗少． 2．输电线上的电能损失 (1)原因：导线有电阻，电流通过时，因发热而损失电能．输 电线上的功率损失ΔP＝I2r. (2)降低输电损耗的两个途径 ①减小输电线的 电阻 ． ②减小输电导线中的电流．
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
一、远距离输电损耗的产生及减损方法
1．输电导线上的功率损失
(1)损失功率计算：设输电电流为I，输电线电阻为 R，则输电线上的功率损失为ΔP＝I2R
(2)减小输电线上功率损失的方法．
①减小输电线的电阻R：由R＝ρL S，得要减源自R，可以减小ρ、L，增大S.
第3节 电能的远距离传输
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
1．了解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有 关．
2．应用理想变压器，电路知识对简单的远距离输 电线路进行定量计算．
3．了解交变电流从变电站到用户的输电过程及电 网设计．
4．了解高压直流输电的原理．
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年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
二、高压交流输电 1．远距离输电的基本思路．如图4－3－1所示． 在发电站内用 升压 变压器升高电压．然后进行远距离输 电，在用电区域通过降压变压器降压．
图4－3－1 2．电网 通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起 来，形成全国性或地区性的输电网络．
图4－3－4
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
教材资料分析 迷你实验室
模拟远距离输电
请准备低压交流电源，可拆变压器2台(B1升压，B2
降压)，演示用交流电流表2只，电阻(10 Ω，1 A)4只， 小灯泡(6～8 A,0.15 A)2只，灯座2套，导线若干等．
按图4－24所示连接好电路．接通电源，可观察到 低压输电线末端的灯泡L1发光很弱，而高压输电线末端 的灯泡L2发光正常．说明用________输电时，在线路上 的________和________损失都较小．
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
点拨 低压输电时L1发光很弱，说明线路上的电压 损失较大，小灯泡L1两端的电压较小，且小灯泡L1得到 的功率较小，即线路上损失的功率较大．L2发光正常， 说明用高压输电时，在线路上的电压和功率损失都较 小．
电路损若失读电出压两Δ电U流1＝表2的I1R示. 数分别为I1和I2，则低压输电 L1两端电压U1＝U0－ΔU1＝U0－I1·2R， 高压输电升压后电压为U1′，由理想变压器：
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
【典例1】 在远距离输电时，输送的电功率为P， 输电电压为U，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S， 总长度为l，输电线损失的功率为ΔP，用户得到的功率 为P′，则下列关系式正确的是( )．
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
②减小输电电流I
在输送电功率不变的前提下，提高输电电压是有 效的措施．
高压输电既能减小功率损失，又能减小电压损失， 但在实际输送电能时，还需综合考虑各种因素，依照 不同的情况，选择合适的输电电压．
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3．远距离输电的基本关系
(1)功率关系 P1＝P2，P3＝P4，P2＝ΔP＋P3.→能量守恒 (2)电压、电流关系 UU12＝nn12＝II21，UU34＝nn34＝II43.→理想变压器
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三、高压直流输电 1．高压直流输电 (1)高压直流输电系统主要由整流站、直流线路和 逆变站三部分组成． (2)高压直流输电系统原理图(如图4－3－4所示)．
2．电网供电 (1)电网 通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大 用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络，这 就是电网． (2)优点 ①经济——便于使用大容量发电机组，降低运输成 本； ②保质——减少断电风险，调剂供需平衡； ③可靠——根据不同“电源”的特点，合理调度电 力．
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
二、远距离输电的流程及基本关系 1．输电线路的构成 由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器， 用电器构成．如图4－3－3所示，由于发电机本身的输 出电压不可能很高，所以采用高压输电时，在发电站 内需用升压变压器升压后再由输电线输出，到用电区 再用降压变压器降到用户所需的电压．
图4－3－3
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
示．
图4－3－2
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
(2)造成电压损失的因素 ①输电线电阻造成电压损失． ②输电线的感抗和容抗造成电压损失． 注 高中阶段在计算时只考虑输电线电阻所造成 的电压损失． 减小输电线路上电压损失的方法
①减小输电线电阻R
用增大输电导线的横截面积来减小电阻对低压照 明电路有效，对高压输电线路效果不佳．
②减小输电电流I：由P＝UI得，在输送功率一定的情况下，
提高输电电压，即可减小输电电流，从而减小输电线上功率损
失．
总之，采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效最经济
的措施．
年高中物理鲁科版选修3-2第4课4-3电能的远距离传输
2．输电线上的电压损失
(1)电压损失ΔU 输电线路始端电压U跟末端电压U′的差值，称为输 电线路上的电压损失，ΔU＝U－U′，如图4－3－2所